WO2011082707A1

WO2011082707A1 - Vorrichtung zum antrieb eines fahrzeuges

Info

Publication number: WO2011082707A1
Application number: PCT/DE2011/000016
Authority: WO
Inventors: Frank Fickel; Jens Liebold; Erik Schneider
Original assignee: Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr
Priority date: 2010-01-09
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2011-07-14
Also published as: DE102010004228A1; CN102741079A; US20120295750A1; US8876643B2

Abstract

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, aus dem Stand der Technik vorbekannte Vorrichtungen zum Antrieb eines Fahrzeuges hinsichtlich Übersetzung und Abmessungen zu optimieren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer Vorrichtung gelöst, die folgende Merkmale aufweist. Erfindungsgemäß umfasst diese Vorrichtung ein Gehäuse, eine elektrische Maschine, ein Diffentialgetriebe und ein Planetengetriebe, wobei das Sonnenrad des Planetengetriebes mit der elektrischen Maschine verbunden ist, wobei das Hohlrad über eine erste Kupplung mit dem Gehäuse verbunden oder nicht verbunden werden kann, wobei zwischen Hohlrad und Sonnenrad Planetenräder angeordnet sind, wobei die Planetenräder auf einem Planetenträger gelagert sind, wobei der Planetenträger mit dem Differentialgetriebe gekoppelt ist, wobei der Planetenträger durch eine zweite Kupplung mit dem Hohlrad verbunden oder nicht verbunden werden kann.

Description

VORRICHTUNG UM ANTRIEB EINES FAHRZEUGES

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb eines Fahrzeuges mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Aus der DE102004026039A1 ist eine Antriebsachse eines Fahrzeuges mit einer elektrischen Maschine, einem Differentialgetriebe und einem Planetengetriebe vorbekannt. Die elektrische Maschine ist mittels einer in Wirkverbindung mit dem Planetengetriebe stehenden Kupplungseinrichtung mit dem Differentialgetriebe in Antriebsverbindung bringbar. Das Planetengetriebe weist ein eingangsseitiges, mit einer Antriebswelle der elektrischen Maschine verbundenes Sonnenrad, ein Hohlrad und radial dazwischen angeordnete, auf einem Planetenträger gelagerte und mit dem Sonnenrad und einer Innenverzahnung des Hohlrades in Eingriff stehende Planetenräder auf, wobei der Planetenträger mit dem Differentialgetriebe gekoppelt ist und wobei das Hohlrad durch die Kupplungseinrichtung relativ zu einem gehäusefesten Bauteil festlegbar oder lösbar ist. Bei gegenüber dem gehäusefesten Bauteil feststehendem Hohlrad erfolgt ein Antrieb des Differentialgetriebes und somit des Fahrzeuges, wobei die Drehzahl der elektrischen Maschine durch das Untersetzungsgetriebe herabgesetzt wird. Wird das Hohlrad gelöst, so versetzt die rotierende Antriebswelle der elektrischen Maschine das Hohlrad in eine Drehbewegung und es erfolgt kein Antrieb des Differentialgetriebes und somit kein Antrieb des Fahrzeuges. Für den Antrieb des Fahrzeuges steht somit lediglich eine Übersetzungsstufe zur Verfügung. Außerdem ist es von Nachteil, dass diese Vorrichtung infolge der Anordnung der elektrischen Maschine, des Planetengetriebes und des Differentialgetriebes in Reihe in axialer Richtung sehr viel Platz in Anspruch nimmt, also wenig kompakt baut.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese aus dem Stand der Technik vorbekannte Vorrichtung zum Antrieb eines Fahrzeuges hinsichtlich Übersetzung und Abmessungen zu optimieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer Vorrichtung zum Antrieb eines Fahrzeuges mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß umfasst diese Vorrichtung ein Gehäuse, eine elektrische Maschine, ein Differentialgetriebe und ein Planetengetriebe, wobei das Sonnenrad des Planetengetriebes mit der elektrischen Maschine verbunden ist, wobei das Hohlrad über eine erste Kupplung mit dem Gehäuse verbunden oder nicht verbunden werden kann, wobei zwischen Hohlrad und Sonnenrad Planetenräder angeordnet sind, wobei die Planetenräder auf einem Planetenträger gelagert sind, wobei der Planetenträger mit dem Differentialgetriebe gekoppelt ist, wobei der Planetenträger durch eine zweite Kupplung mit dem Hohlrad verbunden oder nicht verbunden werden kann. Erfindungsgemäß vorteilhaft wird mitteis der zweiten Kupplung eine zusätzliche Übersetzungsstufe zum Antrieb eines Fahrzeuges zur Verfügung gestellt. Diese zweite Kupplung ist erfindungsgemäß bevorzugt platzsparend in einer Ebene mit der ersten Kupplung parallel zu der elektrischen Maschine angeordnet. Weiterhin erfindungsgemäß von Vorteil ist es, dass zwischen den zwei Übersetzungsstufen quasi zugkraftunterbrechungsfrei geschaltet werden kann, indem eine Kupplung geöffnet und die andere geschlossen wird. In einer vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist das Differentialgetriebe derart koaxial zu der elektrischen Maschine angeordnet, dass die elektrische Maschine das Differentialgetriebe räumlich umgreift. Mit anderen Worten ist bei dieser Ausführung das Differentialgetriebe innerhalb der elektrischen Maschine angeordnet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel sowie den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.

Hierbei zeigen:

Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer ersten Ausführung der Erfindung, Fig. 2: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführung der

Erfindung.

Wie allgemein bekannt, können Vorrichtungen zum Antrieb von Fahrzeugen einer Achse oder mehreren Achsen des Fahrzeuges zugeordnet werden. Insbesondere können elektrische Maschinen zum Antrieb des Fahrzeuges einer Achse zugeordnet werden. Der verbleibenden Achse kann beispielsweise eine Verbrenn ungskraftma- schine zum Antrieb des Fahrzeuges zugeordnet werden, so dass das Fahrzeug unabhängig voneinander mit jeweils einer Achse oder mit beiden Achsen zusammen angetrieben werden kann. Gemäß Figur 1 wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung 1 zum Antrieb eines Fahrzeuges vorgeschlagen, die ein Gehäuse 2, eine elektrische Maschine 3, ein Differentialgetriebe 4 und ein Planetengetriebe 5 umfasst. Die elektrische Maschine 3 umfasst einen Rotor 3a und einen Stator 3b. Das Differentialgetriebe 4 ist wie allgemein bekannt als Kegelraddifferential ausgeführt, kann aber auch auf andere Art und Weise ausgeführt sein. Aus dem Differentialgetriebe 4 sind zwei Abtriebswellen 4a und 4b geführt, die jeweils über Untersetzungsstufen 4c und 4d die Drehbewegung beziehungsweise das Drehmoment von der elektrischen Maschine 3 zum Antrieb des Fahrzeuges an die Antriebsräder übertragen. Das Planetengetriebe 5 umfasst ein Sonnenrad 6, das mit dem Rotor 3a der elektrischen Maschine 3 verbunden ist. Das Planetengetriebe 5 umfasst weiterhin einen Planetentrager 7, der mit dem Differentialgetriebe 4 und insbesondere mit dem Differentialkorb 4e zur Übertragung der Drehbewegung des Planetenträgers 7 auf das Differentialgetriebe 4 verbunden ist. Das Planetengetriebe 5 umfasst weiterhin Planetenräder 8, die an dem Planetenträger 7 angeordnet beziehungsweise gelagert sind und die in Eingriff mit dem Sonnenrad 6 und einem Hohlrad 9, als weiteren Bestandteil des Planetengetriebes 5, stehen. Das Hohlrad 9 ist mittels einer Kupplung 10 mit dem Gehäuse 2 verbindbar beziehungsweise kann von dem Gehäuse 2 über die Kupplung 10 von dem Gehäuse 2 gelöst werden, so dass es frei umlaufen kann. Erfindungsgemäß umfasst auch der Planetenträger 7 eine Kupplung 11 , die wiederum mit dem Hohlrad 9 verbunden oder von dem Hohlrad 9 getrennt werden kann. Vorteilhaft platzsparend sind die beiden Kupplungen 10 und 11 in einer Ebene A, wie in Figur 1 durch die gestrichelte Linie angedeutet, parallel zu der elektrischen Maschine 3 angeordnet. Erfindungsgemäß erfolgt ein Antrieb eines Fahrzeuges mit der Vorrichtung 1 folgendermaßen. Die elektrische Maschine 3 beziehungsweise der Rotor 3a übt eine Drehbewegung aus, die über das Sonnenrad 6 auf die Planetenräder 8 übertragen wird. Angenommen, nur die Kupplung 10 ist geschlossen und das Hohlrad 9 ist mit dem Gehäuse 2 verbunden und die Kupplung 11 ist geöffnet, so dass der Planetenträger 7 unabhängig von dem Hohlrad 9 umlaufen kann, dann wird die Drehbewegung des Rotors 3a über das Sonnenrad 6 auf die Planetenräder 8 übertragen, die sich wiederum am stillstehenden Hohlrad 9 abstützen und somit die Drehbewegung auf den Planetenträger 7 und das Differentialgetriebe 4 übertragen, wobei diese Drehbewe- gung wiederum zum Antrieb des Fahrzeuges über die Abtriebswellen 4a und 4b beziehungsweise die Untersetzungsstufen 4c und 4d an die Antriebsräder geleitet wird. Um nun erfindungsgemäß vorteilhaft eine zusätzliche Übersetzungsstufe zum Antrieb eines Fahrzeuges zur Verfügung zu stellen, wird die Kupplung 10 geöffnet, also von dem Gehäuse 2 getrennt, so dass das Hohlrad 9 frei umlaufen kann und es wird die Kupplung 11 geschlossen, so dass der Planetenträger 7 und das Hohlrad 9 miteinander verbunden sind. Da die Kupplung 1 geschlossen ist und die Kupplung 10 geöffnet ist, bilden die Planetenräder 8, der Planetenträger 7, das Hohlrad 9 und das Sonnenrad 6 eine Einheit, die gemeinsam umläuft. Die elektrische Maschine 3 beziehungsweise der Rotor 3a übt nun eine Drehbewegung auf diese Einheit aus, wobei diese Drehbewegung wiederum zum Antrieb des Fahrzeuges über die Abtriebswellen 4a und 4b beziehungsweise die Untersetzungsstufen 4c und 4d an die Antriebsräder geleitet wird. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 kann außerdem die gesamte Achse, der diese zugeordnet ist, abgeschaltet werden, indem beide Kupplungen 10 und 11 geöffnet werden, so dass das Fahrzeug beispielsweise zur Einsparung von Kraftstoff segeln oder im Havariefall eine Abkopplung der elektrischen Maschine 3 erfolgen kann oder aber das Fahrzeug über eine andere Achse angetrieben wird, beispielsweise mittels einer Verbrennungskraftmaschine. In einer vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist das Differentialgetriebe 4 derart koaxial zu der elektrischen Maschine 3 angeordnet, dass die elektrische Maschine 3 das Differentialgetriebe 4 räumlich umgreift, wie in Figur 2 gezeigt. Die elektrische Maschine 3 kann grundsätzlich als Außen- oder Innenläufer ausgeführt sein.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

Vorrichtung zum Antrieb eines Fahrzeuges

Gehäuse

elektrische Maschine

a Rotor

b Stator

Differentialgetriebe

a Antriebswelle

b Antriebswelle

c Untersetzungsstufe

d Untersetzungsstufe

e Differentialkorb

Planetengetriebe

Sonnenrad

Planetenträger

Planetenrad

Hohlrad

0 Kupplung

1 Kupplung

Ebene

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Antrieb eines Fahrzeuges umfassend ein Gehäuse, eine elektrische Maschine, ein Differentialgetriebe und ein Planetengetriebe, wobei das Sonnenrad des Planetengetriebes mit der elektrischen Maschine verbunden ist, wobei das Hohlrad über eine erste Kupplung mit dem Gehäuse verbunden oder nicht verbunden werden kann, wobei zwischen Hohlrad und Sonnenrad Planetenräder angeordnet sind, wobei die Planetenräder auf einem Planetenträger gelagert sind, wobei der Planetenträger mit dem Differentialgetriebe gekoppelt ist, wobei der Planetenträger durch eine zweite Kupplung mit dem Hohlrad verbunden oder nicht verbunden werden kann.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch , wobei die zweite Kupplung in einer Ebene mit der ersten Kupplung parallel zu der elektrischen Maschine angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei das Differentialgetriebe derart koaxial zu der elektrischen Maschine angeordnet ist, dass die elektrische Maschine das Differentialgetriebe räumlich umgreift.